車載カメラ技術の見解

近年、自動車の知能化テクノロジーの更新により、自動車会社は低レベルの自律走行から高レベルの自律走行へ進化しています。 自律走行により、車両安全、歩行者安全、ドライバーモニタリングなどのアクティブセーフティ機能への要求が高まる中、ADASの普及が加速することは間違いないでしょう。

その前に広州モーターショーを見てもわかるように、さまざまな車種に車載カメラが搭載されるようになりました。 しかし、基本的にはいずれもADASのフロントビューカメラを最低1台、サラウンドビューカメラを4台搭載することを基本構成とします。 近年注目されているドライバーモニタリングカメラを加えると、今後数年で進行安全から見ると少なくとも6台のカメラが車内に必要になると予想され、大きな市場の見通しが立っています。

安全性を重視した車載カメラ、技術の向上

車載カメラの使用環境は、振動、高温、雨や霧、低温、激しい光の変化など、民生用カメラと比較して非常に過酷なものです。 安全運転のために、車載カメラには、これらの各動作条件において、周辺環境に関するデータを安定的かつ確実に、鮮明に取得できることが求められます。

車載カメラ技術トレンドプロファイル

そのため、自動車業界の技術向上に伴い、車載カメラに関する性能要件はますます厳しくなっていくでしょう。 2019年版車載カメラ業界標準によると、車載カメラには「-40℃~85℃の環境下で連続動作可能」「水濡れに影響されない」「防磁・防振」「8~10年の耐用年数」が求められているそうです。 また、車載カメラには安全性の観点から、短時間の停電でも動作することが求められます。

また、ハイダイナミックレンジ、ナイトビジョン、LEDフリッカー抑制などの機能は、今後も普及が進むでしょう。 現在、車載カメラの機能として、暗視機能、低照度撮影時のノイズ抑制、薄暗い場所での性能などが求められることが多い。 水平視野角は25°から135°まで広がり、広角で画像周辺部も高精細です。 近年、車載カメラにはどのような性能向上、技術向上があったのか、お話ししましょう。

今まで勉強されたことをまとめして車載カメラの技術動向、個人的見解ですが、ご参考になれば幸いです。

目次

迷光ゴーストを除去し、光学結像の安定性を向上させる

車載カメラプロセスの最適化とアップグレードにより、車載カメラの耐衝撃性、耐摩耗性、耐高温性、耐低温性が徐々に向上し、画質が鮮明になりました。ヘッドライトなど前方からの眩しい光によるゴーストを抑制し、極端な温度や短時間の急激な温度変化にも光学的な結像安定性を維持し、対象物の細部を効果的に捉え識別するために、ソフトウェアからのアルゴリズムの改良に加え、コーティングプロセスの改良、技術パラメータの向上、レンズ外側に導電性発熱膜を追加するなど、自動車レンズメーカーも積極的に自動車レンズ製品の普及に取り組んでいます。

 車載用レンズ製品の技術的な進歩、自動車グレードのレンズ要件と高精細な画質を1つの成型とモールドレンズマット工程で実現するコアコーティング技術を開発しました。

画素数アップグレード:800W画素カメラ

車載カメラの知覚の核は視覚であり、解像度が視覚のレベルを決定する。ADAS機能において知覚距離の要求が高まるにつれ、知覚コンテンツ用のカメラの精細化、高解像度化が進む傾向にあります。主流の新エネルギー車メーカーにとって、120Wから200Wのレンズはもはや使用に耐えるものではなく、業界ではAzeraやIdealなど、800Wの画素にアップグレードされ始めています。800W画素のカメラモジュール生産能力を持つメーカーは、SunwooやLianchuang Electronicsなど、まだ比較的少数である。

レンズ材料:ガラスとプラスチックのハイブリッド

車載カメラには、高い耐久性と熱安定性が求められます。素材によって、車載カメラのレンズはガラス製とプラスチック製があります。ガラスレンズは耐久性や耐傷性が高く、温度性能にも優れているため、高級品に採用されることが多い。プラスチックレンズは安価ですが、写りが悪く、車内の厳しい環境では歪みやすく、画質に影響を及ぼします。

現在、自動車用レンズの主流メーカーは、コストと性能を考慮し、徐々にガラスハイブリッドレンズを採用し始めており、一部のハイエンドレンズではオールガラス製のソリューションが使用されています。

プラスチックレンズ

メリット:軽量、低コスト、加工の難易度が低い、大量生産に適している。

短所:光透過率がやや低い、耐熱性、熱膨張係数が低い、耐摩耗性が低い、機械的強度が低い、など。

ガラスレンズ

利点:優れた性能、高い光透過率。

デメリット:主に大量生産の難しさ、歩留まりの悪さ、コストの高さ。

レンズ加工:非球面レンズ

球面レンズは、レンズの中心から来る光と周辺から来る光のピントがずれてしまい、像がぼやけてしまうという収差の問題があるのです。 球面レンズは、収差を抑えるために複数のレンズを組み合わせる必要があります。非球面レンズとは、球面と平面以外の曲面で構成されたレンズで、レンズの曲率を変化させることにより、光を一定の焦点位置に収束させ、収差の問題を解決し、1枚のレンズで実現できるレンズです。 その結果、非球面レンズは小型化、軽量化、良好な画像という利点を持ち、高画素車用レンズの最適解となったのである。サンテックオプティクスの球面レンズと非球面レンズ

プラスチック非球面レンズは射出成形で、ガラス非球面レンズは高品質な光学ガラスを用いた精密制御の熱成形技術で製造されます。 現在、車載カメラ用非球面レンズの生産能力を持つ企業は、Sunyu Optics、Unitech Electronics、Lante Opticalなどである。

セルフクリーニング、アンチフォグデフロスト機能搭載

車載カメラは光の透過率に依存して道路情報を識別していますが、レンズ表面が汚れていると認識能力の低下につながり、汚れの光学角度を下げることは困難です。 また、雨や雪が降るたびに、車外に露出したカメラが曇ったり、霜が降りたりする問題まで発生します。セルフクリーニングと防汚:現在、車載カメラのレンズ表面には少なくとも疎水性コーティングが施されており、一方では水噴霧洗浄によって効果的に汚れを除去できるメーカーが主流となっています。現在、業界では、レンズの外面に疎水性膜、内面に親水性膜をコーティングする方法と、レンズ全体を加熱するか、レンズ表面に透明導電膜を形成して加熱する方法と、加熱液を使用する方法の2つの方向性があります。

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単3形パッケージ

自動車用レンズの組み立てには、高精度なAA技術が必要です。 AAテクノロジーは、レンズとCMOSイメージセンサーの相対位置を自由に調整できるほか、撮像データをリアルタイムに取得・解析してレンズの水平位置やチルト角を調整できるため、画像の鮮明さを確保し、光軸と像面の焦点を画像の中心に一致させることが可能です。車載カメラの高解像度化に伴い、レンズとCMOSの間の位置精度に対する要求も高まっている。 したがって、AA装置の技術的内容は、部品の機械的な補正に影響し、カメラの画質や製品の安定性にも影響することになります。

暗視技術

自動車の安全性を確保するために、自動車のADAS機能は可能な限り全天候型の運用を実現する必要があります。 カメラは光センシングとアルゴリズムによって周囲の環境を感知するため、夜間走行やトンネル通過などのシーンでは、カメラの暗視機能を強化する必要があります。 現在の車載用ナイトビジョンは、撮像原理とレンズの違いにより、微弱光、近赤外線、遠赤外線の3つに分類されます。既存のナイトビジョンシステムは、ハイビームの範囲外の歩行者を識別し、危険を予知することができる。

夜色の中でも見える

3Dセンシング:顔認識、ドライバーモニタリング

自動車の知能化が進む中、車載レンズには、周辺環境の迅速なセンシングと綿密な認識が求められています。 車載レンズは、環境情報を解釈すると同時に被写界深度測定の効果を得る必要があり、構造光などの3Dセンシング技術ソリューションの主流として、TOF技術は車載レンズメーカーの主要技術研究ホットスポットになっている。

現在、3Dセンシング技術は主にコックピットの内装に使われており、例えば、近年ではドライバーモニタリングシステムなどに注目が集まっています。 また、顔認証でドライバーを判別し、個人の使用習慣に合わせてコックピットを調整したり、盗難防止機能を実装することも可能です。

ヒューマンコンピュータインタラクション:ジェスチャーコントロール

車内のヒューマンマシンインタラクションは、顔認識、疲労検知、ジェスチャー認識、注意力モニタリング、内蔵車載カメラで実現する運転行動分析に反映されます。 コックピットのインテリジェント化が徐々に進む市場環境の中で、深い対話機能を持つ車載カメラの市場ニーズはさらに高まると思われます。2020年2月に開催された世界コミュニケーション会議において、BMWはこのダッシュボードカメラの虹彩認証技術を2021年以降のBMW iNextモデルで初めて採用すると説明した。

以上、車載カメラの現在の技術動向の一部を簡単にまとめてみましたが、抜けがあればグループ内で追加してください。

はじめに:車載カメラ技術とは

キーワード: 車載カメラ セキュリティ, ドライブレコーダーとは, 車の防犯カメラ

データ収集目的での車載カメラの使用方法

キーワード: 車載カメラによるデータ収集、ドライブレコーダーの取り付け方法

結論: ドライブレコーダーの未来と AI の役割

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